在汽車進氣系統中，連接空氣濾清器與渦輪增壓器的管道由于長期處于高溫高壓的環境，因此對材料的耐熱性能有很高的要求。傳統來說，這一制件采用的是熱固性氯丁橡膠，或者硬質吹塑級PA6來制備。熱固性橡膠存在生產效率底下，制件脫模困難，制件生產能耗較大等固有缺陷，而硬質PA6管道與發動機部件間是硬鏈接狀態，對振動的抑制較差，不利于整車的噪音控制。因而這一零件逐漸采用TPEE3D吹塑成型來制備。

與常規注塑，擠出成型方式不同，吹塑成型對材料有特殊要求，在3D吹塑過程中，第一步在于擠出形胚，此過程熔融狀態下的材料需要保持形狀的穩定，而不被自身重量拉伸變形，甚至斷裂。因此，這一成型工藝對材料有特殊性能要求，在熔融狀態下，熔體狀材料需要具有一定的強度，而常規牌號的TPEE均不能滿足這一要求，本文通過添加環氧類擴鏈劑對注塑級TPEE進行擴鏈，以動態流變性能判斷TPEE熔體強度是否能滿足3D吹塑要求。

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試驗方案

旋轉流變測試：旋轉流變測試在旋轉流變儀上進行，測試樣品經充分烘干后在230℃熔融熱壓成直徑25cm，厚1.8mm的圓片。測試采用恒應變模式，測試溫度為230℃,應變率為3%以保證測量過程處于樣品線性黏彈區范圍內。小幅震蕩速率范圍為100~0.1rad/s，實時記錄樣品復數黏度η’彈性模量G’黏性模量G’’。

熔體拉伸強度測試：熔體強度測試在旋轉流變儀上進行，拉伸應變速率為0.01S^-1，0.05S^-1，0.1S^-1。

國高材分析測試中心旋轉流變儀

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動態流變性能

聚合物復數粘度對分子結構很敏感，包括分子量，分子量分布，支化結構等。圖1為樣品的復數黏度與角頻率的關系變化圖，可以看出，所制備的一系列樣品均呈現出典型的非牛頓流體特征，隨著角頻率增加，復數粘度降低，樣品呈現剪切變稀現象。隨著角頻率的增大，樣品粘度呈下降趨勢，說明分子結構中存在鏈纏結，在測試過程中，分子鏈解纏結，復數黏度下降。此外，隨著擴鏈劑增加，樣品復數粘度剪切變稀程度增加，這一現象說明樣品具有較長的熔體松弛時間，TPEE分子內形成支化結構，在對樣品施加應變時，由于支化結構的存在，主鏈變形收縮受到限制，從而使得松弛時間范圍變寬，松弛時間延長。

   

圖1 復數粘度隨角頻率變化

儲能模量是表征彈性體彈性的一個重要參數，對分子鏈結構中支化程度非常敏感。圖2是系列樣品的儲能模量隨角頻率變化圖。在高頻下，各樣品的儲量模量趨同，而在低頻下，儲量模量逐漸拉開差距。對于為改性的TPEE，儲能模量在末端處斜率約為2，為典型的線性結構。在添加擴鏈劑之后，隨著SAG擴鏈劑添加量提高，儲能模量也逐漸提高，低頻段儲能模量斜率逐漸下降，這表明分子結構中形成更加緊密的網狀結構。

圖2 儲能模量隨角頻率變化

損耗角正切是儲能模量和損耗模量的比值，可以表征材料彈性組分在粘彈性中所占的比重。圖3為樣品損耗角正切隨角頻率的變化，從結果來看，隨著擴鏈劑的增加，樣品分子量及支化程度增加，損耗角正切曲線逐步向下偏移，這主要與樣品末端松弛時間變長有關，代表彈性作用逐漸占據主導。

圖3 損耗正切角隨角頻率變化

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非線性粘彈性拉伸流變特性

采用單軸拉伸模式測試樣品的非線性粘彈性特性。圖4為增粘TPEE在不同應變速率下瞬態拉伸流變曲線。需要說明的是，由于未增粘樣品H55DMG分子量太低，在測試過程中發生熔融脫垂而無法取得完整曲線。從圖4(b)可以看出，當SAG添加量大于0.7時，在前期，樣品拉伸粘度隨時間平緩上升，而在后段突然離開平臺區而迅速拉升，這一現象稱為應變硬化，與聚合物分子量，長支鏈結構，微交聯結構有關。此外，隨著SAG添加量提高，應變硬化現象越發明顯。在需要進行熔體拉伸變形的工藝如吹塑，發泡，應變硬化是一個關鍵參數。

圖4 不同改性樣品在不同應變速率下的瞬態拉伸黏度曲線

為了更直觀觀察對比擴鏈劑對熔體強度的提升，固定應變速率為0.5，作應力對Hencky應變的圖，如圖5所示，隨著SAG添加量的提高，熔體拉伸強度逐步提高，當添加量達到2%時，熔體應力應變曲線與Hyt4275相當，最大應力有所超過。在吹塑過程中，熔體強度是最為關鍵的材料參數，熔體強度越高，在吹塑過程中材料抵抗重力引起的形變能力越強，得到的制件壁厚越均勻，且能滿足大尺寸制件生產。

圖5 不同改性樣品熔體應力應變曲線

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結論

(1)旋轉流變測試中，樣品在低頻段下的復數粘度及儲能模量均隨擴鏈劑加入量提高而提高，說明支化結構隨擴鏈劑的添加而提高

(2)當擴鏈劑添加量大于0.7時，TPEE有明顯的應變硬化，而當添加量達到1.5時，熔體的應力應變曲線與Hyt-4275基本一致。